DE2911788A1 - ELECTRONIC SWITCH - Google Patents
ELECTRONIC SWITCHInfo
- Publication number
- DE2911788A1 DE2911788A1 DE2911788A DE2911788A DE2911788A1 DE 2911788 A1 DE2911788 A1 DE 2911788A1 DE 2911788 A DE2911788 A DE 2911788A DE 2911788 A DE2911788 A DE 2911788A DE 2911788 A1 DE2911788 A1 DE 2911788A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transistor
- group
- transistors
- emitter
- base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06G—ANALOGUE COMPUTERS
- G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
- G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
- G06G7/24—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for evaluating logarithmic or exponential functions, e.g. hyperbolic functions
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
'E-V... - -.3 / i..".' 3 V „4'E-V ... - -.3 / i .. ".' 3 V "4
:.*, ti; jtcaw«.*» »ar.;-:. *, ti; jtcaw «. *» »ar.; -
München, den 26. März 1979 Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 2^3Munich, March 26, 1979 Attorney's files .: 27 - Pat. 2 ^ 3
Raytheon Company, ΐΛΐ Spring Street, Lexington, MA 02173, Vereinigte Staaten von AmerikaRaytheon Company, ΐΛΐ Spring Street, Lexington, MA 02173, United States of America
Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung. Sie bezieht sich insbesondere auf eine elektronische Schaltung zur Multiplikation und Division analoger Eingangssignale.The invention relates to an electronic circuit. she relates in particular to an electronic circuit for multiplying and dividing analog input signals.
Bekanntlich bestehen für elektronische Schaltungen, die sich zur Multiplikation und/oder Division analoger Eingangssignale eignen,vielfältige und verschiedenartige Anwendungsmöglichkeiten. Eine bekannte Schaltung, die mit Logarithmierung und Delogarithmierung der Signale arbeitet und dementsprechend als "log-antilog-Multiplizierer" bezeichnet wird, beinhaltet vier Transistoren, deren Basis-Emitter-Strecken in Reihe geschaltet sind. An dem Kollektor des das Ausgangselement bildenden Transistors entsteht ein Ausgangsstrom, der näherungsweise dem Produkt der den Kollektoren zweier anderer der Transistoren zugeführten Ströme direkt und einem dem Kollektor des vierten Transistors zugeführten Referenzstrom umgekehrt proportional ist. Bei dieser Anordnung verursachen die wirksamen ohmschen Emitterwiderstände der Transistoren eine resultierende Fehlerspannung in der Schaltung und beeinträchtigen damit die Genauigkeit des Multiplikation- und Divisionsvorganges. Eine (in der US-PS 38 05 092 beschriebene) Maßnahme zur Beseitigung dieser Fehlerquelle sieht einen Kompensationswiderstand vor, der zwischen die Basiselektroden eines Transistorpaares geschaltet ist. Ein mitIt is known that there are electronic circuits that are used to multiply and / or divide analog input signals suitable, diverse and diverse application possibilities. A well-known circuit that starts with Logarithmization and delogarithmization of the signals works and accordingly as a "log-antilog multiplier" contains four transistors whose base-emitter paths are connected in series. At the collector of the transistor forming the output element produces an output current which is approximately the product of the currents fed directly to the collectors of two other of the transistors and one to the collector of the fourth Reference current supplied to the transistor is inversely proportional is. With this arrangement, the effective ohmic emitter resistances of the transistors cause a resulting error voltage in the circuit and adversely affect thus the accuracy of the multiplication and division process. A (described in US-PS 38 05 092) Measure to eliminate this source of error provides a compensation resistor between the base electrodes of a transistor pair is switched. One with
909841/0626909841/0626
ε-ε-
dem Kollektor eines Ausgangstransistors verbundener Operationsverstärker dient zur Erzeugung einer Ausgangsspannung, die dem Produkt der beiden Ströme dividiert durch den Referenzstrom proportional ist. Diese Ausgangsspannung wird zur Erzeugung eines Kompensationsstromes in dem Kompensationswiderstand verwendet, durch den die von den ohmschen Emitterwiderständen der Transistoren erzeugte resultierende Fehlerspannung beseitigt wird. Diese Schaltungsart ist zwar bei einigen Anwendungsfällen von Nutzen, die Verwendung eines Operationsverstärkers am Ausgang macht die Herstellung der Schaltung als integrierte Schaltung zumindest schwierig, wenn nicht unmöglich, da ein derartiger Operationsverstärker, dem der Ausgangsstrom zugeführt wird, auf dem Schaltungssubstrat Temperaturgradienten zur Folge hat, die die Linearität anderer auf dem Substrat gebildeter Schaltkreise stark beeinträchtigen. Außerdem ist die Verwendbarkeit einer integrierten Schaltung, die einen derartigen Operationsverstärker im Ausgangskreis besitzt, auf die Verwendung als Analogmultiplizierer beschränkt. D.h., daß derartige integrierte Schaltungen nicht für andere Anwendungen, beispielsweise als Verstärker mit variablem Verstärkungsgrad, Modulator, Demodulator, Regelverstärker, Spannungswandler, Dividierer, Radizierschaltung, usw. herangezogen werden können.operational amplifier connected to the collector of an output transistor is used to generate an output voltage that is the product of the two currents divided by the reference current is proportional. This output voltage is used to generate a compensation current in the compensation resistor used, through which the resulting generated by the ohmic emitter resistances of the transistors Fault voltage is eliminated. This type of circuit is While useful in some applications, the use of an operational amplifier at the output makes the manufacturing process easier the circuit as an integrated circuit at least difficult, if not impossible, since such an operational amplifier, to which the output current is supplied, results in temperature gradients on the circuit substrate, which severely affect the linearity of other circuits formed on the substrate. Besides, the usability is an integrated circuit which has such an operational amplifier in the output circuit, on the use limited as an analog multiplier. This means that such integrated circuits cannot be used for other applications, for example as an amplifier with variable gain, modulator, demodulator, control amplifier, voltage converter, Divider, square root circuit, etc. can be used.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Schaltung zu schaffen, die sich als Analogmultiplizierer und/oder -dividierer eignet, als integrierte Schaltung herstellbar ist und bei der der Einfluß der ohmschen Emitterwiderstände der verwendeten Transistoren kompensiert ist.The invention is based on the object of creating an electronic circuit which can be used as an analog multiplier and / or divider is suitable, can be produced as an integrated circuit and in which the influence of the ohmic Emitter resistances of the transistors used is compensated.
Ausgehend von einer elektronischen Schaltung mit einer Gruppe von Transistoren, deren Basis-Emitter-Strecken zueinander in Reihe geschaltet sind, derart daß an dem Kollektor eines der Transistoren ein Ausgangsstrom erzeugt wird, der dem Produkt der den Kollektoren zweier weitererStarting from an electronic circuit with a group of transistors, the base-emitter paths of which are connected in series with one another, in such a way that at the collector One of the transistors generates an output current that is the product of the collectors of two more
509841/0826509841/0826
Transistoren zugeführten Ströme direkt und dem dem Kollektor eines vierten Transistors zugeführten Strom umgekehrt proportional ist, wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch die folgenden weiteren Merkmale der Schaltung gelöst:Currents fed directly to the transistors and to the collector a fourth transistor supplied current is inversely proportional, the invention is based Task solved by the following additional features of the circuit:
- Eine zweite Gruppe von Transistoren, die jeweils mit ihrer Basis und ihrem Kollektor mit der Basis bzw. dem Kollektor je eines korrespondierenden Transistors der ersten Gruppe verbunden sind,- A second group of transistors, each with their Base and its collector with the base or the collector of a corresponding transistor of the first group are connected,
- mit den Kollektoren der Transistoren der zweiten Gruppe verbundene Schaltmittel zur Erzeugung einer in Reihe mit den in Reihe geschalteten Basis-Emitter-Strecken der Transistoren der ersten Gruppe wirksamen Spannung, die den an den ohmschen Emitterwiderständen der Transistoren der ersten Gruppe auftretenden Spannungen entspricht.- Switching means connected to the collectors of the transistors of the second group for generating one in series with the series-connected base-emitter paths of the transistors of the first group effective voltage, which is the corresponds to the ohmic emitter resistances of the transistors of the first group occurring voltages.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die erste Gruppe vier Transistoren: Der Emitter eines ersten Transistors ist mit der Basis eines zweiten Transistors verbunden; der Emitter des zweiten Transistors ist mit dem Emitter eines dritten Transistors verbunden; und der Emitter eines vierten Transistors ist mit der Basis des dritten Transistors verbunden. Die Kollektoren derjenigen Transistoren der zweiten Gruppe, die dem ersten und dem zweiten Transistor der ersten Gruppe zugeordnet sind, sind in einem ersten Schaltungspunkt miteinander verbunden. Der in diese Kollektoren fließende Strom entspricht daher dem Stromfluß in den ohmschen Emitterwiderständen des ersten und zweiten Transistors der ersten Gruppe. Die Kollektoren derjenigen Transistoren der zweiten Gruppe, die dem dritten und dem vierten Transistor der ersten Gruppe zugeordnet sind, stehen gemeinsam mit einem zweiten Schaltungspunkt in Verbindung. Der in diese Kollektoren fließende Strom entspricht dem Stromfluß in den ohmschen Emitterwiderständen des dritten und vierten Transistors der ersten Gruppe. Die spannungserzeugenden Schaltmittel beinhalten Widerstände, die mit dem ersten bzw. dem zweiten Schaltungs-In a preferred embodiment of the invention, the first group comprises four transistors: the emitter of a first Transistor is connected to the base of a second transistor; is the emitter of the second transistor connected to the emitter of a third transistor; and the emitter of a fourth transistor is connected to the base of the third transistor connected. The collectors of those transistors of the second group, the first and assigned to the second transistor of the first group are connected to one another in a first circuit point. The current flowing into these collectors therefore corresponds to the current flowing in the ohmic emitter resistors of the first and second transistor of the first group. The collectors of those transistors of the second group, the Third and fourth transistors of the first group are assigned, are commonly connected to a second circuit point. The one flowing into these collectors Current corresponds to the current flow in the ohmic emitter resistors of the third and fourth transistor of the first group. The voltage generating switching means include Resistors connected to the first or the second circuit
«09841/0626«09841/0626
-V--V-
punkt verbunden sind und deren Widerstandswert so bemessen ist, daß er den ohmschen Emitterwiderständen der Transistoren der ersten Gruppe entspricht. Der in den ersten Schaltungspunkt fließende Strom fließt über einen der genannten Widerstände weiter und erzeugt eine erste Kompensationsspannung an diesem ersten Schaltungspunkt, der dem Spannungsabfall an den ohmschen Emitterwiderständen des ersten und des zweiten Transistors der ersten Gruppe entspricht. Der in den Schaltungspunkt fließende Strom fließt weiter über den zweiten Widerstand und erzeugt an diesem eine zweite Kompensationsspannung, die den an den ohmschen Emitterwiederständen des dritten und vierten Transistors der ersten Gruppe auftretenden Spannungen entspricht. Die erste Kompensationsspannung wirkt in Reihe mit der Reihenschaltung der Basis-Emitter-Strecken des ersten und des zweiten Transistors der ersten Gruppe. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Basis des vierten Transistors der ersten Gruppe mit dem ersten Schaltungspunkt und die Basis des ersten Transistors mit dem zwiten Schaltungspunkt verbunden. Der Kollektorstrom des dritten Transistors, (der den Ausgangstransistor bildet), ist dem Produkt der in die Kollektoren des ersten und zweiten Transistors fließenden Ströme dividiert durch den in den Kollektor des vierten Transistors fließenden Stromes proportional.point are connected and their resistance value so dimensioned is that it corresponds to the ohmic emitter resistances of the transistors of the first group. The one in the first node Current flowing continues to flow through one of the resistors mentioned and generates a first compensation voltage at this first circuit point, which corresponds to the voltage drop across the ohmic emitter resistors of the first and the second transistor of the first group corresponds. The current flowing into the switching point continues to flow through the second resistor and generates a second compensation voltage at this, which corresponds to that at the ohmic emitter resistors of the third and fourth transistor of the first group corresponds to the voltages occurring. The first compensation voltage acts in series with the series connection of the base-emitter paths of the first and the second transistor the first group. In a preferred embodiment of the invention, the base of the fourth transistor is the first group connected to the first node and the base of the first transistor connected to the second node. The collector current of the third transistor (which forms the output transistor) is the product of the Collectors of the first and second transistor divided by the currents flowing into the collector of the fourth Transistor flowing current proportional.
Durch die beschriebene Anordnung wird der Einfluß der ohmschen Emitterwiderstände beseitigt, ohne daß ein mit dem Kollektor des Ausgangstransistors (d.h. des dritten Transistors der ersten Gruppe) verbundener Operationsverstärker benötigt wird. Dies ermöglicht die Herstellung der Schaltung als integrierten Schaltkreis.The described arrangement eliminates the influence of the ohmic emitter resistances without interfering with the Collector of the output transistor (i.e. the third transistor of the first group) of connected operational amplifiers is needed. This enables the circuit to be manufactured as an integrated circuit.
Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings:
Fig. 1 zeigt das Schaltschema eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,Fig. 1 shows the circuit diagram of an embodiment the invention,
909841/0626909841/0626
Fig. 2 zeigt das Schaltschema eines Differentialverstärkers, der bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung Verwendung findet,FIG. 2 shows the circuit diagram of a differential amplifier used in the circuit shown in FIG Is used
Fig. 3 zeigt ein Schaltschema der elektronischen Schaltung gemäß der Erfindung,Fig. 3 shows a circuit diagram of the electronic circuit according to the invention,
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild des in Fig. 2 dargestellten Differentialverstärkers,FIG. 4 shows a block diagram of that shown in FIG Differential amplifier,
Fig. 5 zeigt das Schaltschema eines Ausgangskreises für die in Fig. 3 dargestellte elektronische Schaltung.FIG. 5 shows the circuit diagram of an output circuit for the electronic circuit shown in FIG.
Die in Fig. 1 dargestellte elektronische Schaltung 10 liefert am Kollektor des Transistors Q-, einen Ausgangsstrom In^1 der dem Produkt des Kollektorstromes Iq1 des Transistors Q2 und des Kollektorstromes Ic2 des Transistors Q2 dividiert durch den Kollektorstrom Iqa des Transistors Q^ proportional ist. Die Schaltung 10 beinhaltet eine erste Gruppe von Transistoren Q1, Q2, Q, und Q^, deren Basis-Emitter-Strecken in Reihe geschaltet sind. Der Emitter des Transistors Q1 ist mit der Basis des Transistors Q2 verbunden. Die Emitter der Transistoren Q2 und Q^ sind miteinander verbunden und die Basis des Transistors Q, ist mit dem Emitter des Transistors Qr in der dargestellten Weise verbunden. Eine zweite Gruppe von Transistoren Q5, Qg, Qy und Qg ist so geschaltet, daß die Basis und der Emitter jedes dieser Transistoren mit der Basis bzw. dem Emitter eines korrespondierenden Transistors der ersten Gruppe Q1, Q2, Q, und Q. in der dargestellten Weise verbunden sind. Im einzelnen sind die Basis des Transistors Qc mit der Basis des Transistors Q1 und der Emitter des Transistors Qc mit dem Emitter des Transistors Q1 verbunden. In gleicher Weise sind die Basis des Transistors Q^ mit der Basis des Transistors Q2 und der Emitter des Transistors Q/- mit dem Emitter des Transistors Q0 verbunden. Die Basiselektroden der Transistoren QQ und Q. sind miteinander verbunden. Auch die Emitter dieser Transistoren sind miteinander verbunden. Schließlich sind die Basiselektroden der Transistoren Q, und Q^ sowie die Emitter dieser Transistoren jeweils miteinander verbunden.The electronic circuit 10 shown in Fig. 1 provides at the collector of the transistor Q-, an output current I n ^ 1 which is the product of the collector current Iq 1 of the transistor Q 2 and the collector current I c2 of the transistor Q 2 divided by the collector current Iqa of the transistor Q ^ is proportional. The circuit 10 includes a first group of transistors Q 1 , Q 2 , Q, and Q ^, the base-emitter paths of which are connected in series. The emitter of transistor Q 1 is connected to the base of transistor Q 2 . The emitters of the transistors Q 2 and Q ^ are connected together and the base of the transistor Q 1 is connected to the emitter of the transistor Qr as shown. A second group of transistors Q 5 , Qg, Qy and Qg are connected so that the base and the emitter of each of these transistors with the base and the emitter of a corresponding transistor of the first group Q 1 , Q 2 , Q, and Q. are connected in the manner shown. More specifically, the base of the transistor Qc is connected to the base of the transistor Q 1 and the emitter of the transistor Qc is connected to the emitter of the transistor Q 1 . In the same way, the base of the transistor Q ^ is connected to the base of the transistor Q 2 and the emitter of the transistor Q / - is connected to the emitter of the transistor Q 0 . The base electrodes of the transistors Q, Q and Q. are connected to one another. The emitters of these transistors are also connected to one another. Finally, the base electrodes of the transistors Q 1 and Q ^ and the emitters of these transistors are each connected to one another.
909841/0626909841/0626
-/■- / ■
23117882311788
Es sei erwähnt, daß die Transistoren Q1 bis CL und Q1- bis Qg unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltungen auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat gebildet sind. Die Transistoren Q1, Q5; Qp, Q^; Q^, Qg bilden abgeglichene Paare mit vergleichsweise grossen /3-Werten, die im vorliegenden Fall größer als 200 sind, (der Wert β gibt das Verhältnis von Kollektorstrom zu Basisirom wieder). Infolgedessen sind die Kollektorströme der beiden Transistoren eines Paares einander gleich. D.h. der Kollektorstrom Ip,- des Transistors Q,- ist im wesentlichen gleich dem Kollektorstrom IC1 des Transistors Q1, also lpe = Iq-j · Der Kollektorstrom Ipg des Transistors Qg ist im wesentlichen gleich dem Kollektorstrom Ip2 des Transistors Qp (d.h'. Ipg = Iqo)· Der Kollektorstrom Ip, des Transistors Qi ist im wesentlichen gleich dem Kollektorstrom IPq des Transistors Qg» und der Kollektorstrom Ipy des Transistors Q7 ist im wesentlichen gleich dem Kollektorstrom Ipx des Transistors Q,It should be noted that transistors Q 1 through CL and Q 1 through Qg are formed on a common semiconductor substrate using conventional integrated circuit fabrication techniques. The transistors Q 1 , Q 5 ; Qp, Q ^; Q ^, Qg form balanced pairs with comparatively large / 3 values, which in the present case are greater than 200 (the value β represents the ratio of collector current to base current). As a result, the collector currents of the two transistors in a pair are equal to each other. That is, the collector current Ip, - of the transistor Q, - is essentially equal to the collector current I C1 of the transistor Q 1 , i.e. lpe = Iq-j · The collector current Ipg of the transistor Qg is essentially equal to the collector current Ip 2 of the transistor Qp (i.e. .h '. Ipg = Iqo) · The collector current Ip, of the transistor Qi is essentially equal to the collector current I P q of the transistor Qg »and the collector current Ipy of the transistor Q 7 is essentially equal to the collector current Ip x of the transistor Q,
Die Emitter-Basis-Kollektor-Strecken der Transistoren Q1, Qp und Q. besitzen Rückkopplungszweige, die in der dargestellten Weise über Differentialverstärker 12, 14 bzw. verlaufen. Die Einzelheiten dieser Differentialverstärker 12, 14, 16 werden weiter unten anhand von Fig. 2 und 3 erläutert. Es genügt zunächst, darauf hinzuweisen, daß die Differentialverstärker identisch ausgebildet sind, einen hohen Verstärkungsgrad haben und für die ihnen zugeführten Signale eine sehr hohe Eingangsimpedanz besitzen. Daher entspricht der dem Anschluß 20 des Verstärkers 12 zugeführte Strom I1 im wesentlichen dem Kollektorstrom Ip1 des Transistors Q1, (d.h. I1^ Ic1). In gleicher Weise entsprechen die den Anschlüssen 22 und 24 der Differentialverstärker 14 bzw. 16 zugeführten Ströme im wesentlichen den Kollektorströmen der Transistoren Q2 bzw. Q^, (d.h. I2 5* I02 bzw. I4^I04).The emitter-base-collector paths of the transistors Q 1 , Qp and Q. have feedback branches which, in the manner shown, run via differential amplifiers 12, 14 and respectively. The details of these differential amplifiers 12, 14, 16 are explained below with reference to FIGS. 2 and 3. It is sufficient first of all to point out that the differential amplifiers are of identical design, have a high gain and have a very high input impedance for the signals fed to them. Therefore, the current I 1 supplied to the terminal 20 of the amplifier 12 corresponds essentially to the collector current Ip 1 of the transistor Q 1 (ie I 1 ^ I c1 ). In the same way, the currents fed to the terminals 22 and 24 of the differential amplifiers 14 and 16 correspond essentially to the collector currents of the transistors Q 2 and Q ^, (ie I 2 5 * I 02 and I 4 ^ I 04 ).
Bekanntlich kann die Spannung VßE an der Basis-Emitter-As is well known, the voltage V ßE at the base-emitter
SO9841/0S26SO9841 / 0S26
Strecke eines bipolaren Transistors durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:Route of a bipolar transistor by the following equation can be expressed:
(1) VBE = KT/q in Ic/Is + Ic-re,(1) V BE = KT / q in I c / I s + I c -r e ,
worin K die Boltzmann-Konstante,
q die Ladung des Elektrons,
T die absolute Temperatur,
r der ohmsche Emitterwiderstand des Transistors,where K is the Boltzmann constant,
q the charge of the electron,
T is the absolute temperature,
r is the ohmic emitter resistance of the transistor,
Ip der Kollektorstrom, (der hier infolge des hohen ß> -Wertes im wesentlichen dem Emitterstrom des Transistors entspricht) und I„ der Sättigungssperrstrom des Transistors sind.Ip is the collector current (which here essentially corresponds to the emitter current of the transistor due to the high β> value) and I "is the saturation blocking current of the transistor.
Aus Fig. 1 läßt sich folgende Beziehung ablesen:The following relationship can be read from Fig. 1:
VBQ1 + VEB1 + VEB2 = VBQ4 + VEB4 + VEB3, V BQ1 + V EB1 + V EB2 = V BQ4 + V EB4 + V EB3,
worin VBQ1 die Spannung der Basis des Transistors CL., die an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q1 abfallende Spannung, die an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Qp abfallende Spannung,where V BQ1 is the voltage of the base of the transistor CL., the voltage dropping across the base-emitter path of the transistor Q 1 , the voltage dropping across the base-emitter path of the transistor Qp,
VBQ4 die sPanmm6 an der Basis des Transistors Q^, die an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q^ abfallende Spannung und die an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q-, abfallende Spannung V BQ4 the s P anmm 6 at the base of transistor Q ^, the voltage dropping across the base-emitter path of transistor Q ^ and the voltage dropping across the base-emitter path of transistor Q-
bedeuten.mean.
Durch Kombination der Gleichungen (1) und (2) (und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Transistoren Q1 bis Q^ alle auf der gleichen Temperatur liegen, da sie auf dem gleichen Halbleitersubstrat ausgebildet sind,erhält man:By combining equations (1) and (2) (and taking into account the fact that transistors Q 1 to Q ^ are all at the same temperature because they are formed on the same semiconductor substrate, one obtains:
009841/0626009841/0626
(3) KTZq (In ^ηΛ/ΐαΛ + In Ir9Zlco ~ ln 1^/1B* - 1HjJ1Vh) +(3) KTZq (In ^ ηΛ / ΐα Λ + In I r9 Zlco ~ ln 1 ^ / 1 B * - 1 HjJ 1 Vh) +
Tt* j-Tt« _ T t· - T . t* . = V -VTt * j-Tt «_ T t · - T. t *. = V -V
1CI re1 + χ02Γβ2 ■LC3 e3 xC4re4 VBQ4 VBQ1' 1 CI r e1 + χ 02 Γ β2 ■ L C3 e3 x C4 r e4 V BQ4 V BQ1 '
worin Ig1, Ig2, I53, I54 die Sättigungssperrströme derwhere Ig 1 , I g2 , I 53 , I 54 are the saturation blocking currents of the
Transistoren Q1, Q2, Q-, bzw. Q4 und r -. bis r 4 die ohmschen Emitterwiderstände dieser TransistorenTransistors Q 1 , Q 2 , Q-, or Q 4 and r -. to r 4 are the ohmic emitter resistances of these transistors
bedeuten.mean.
Unter der Voraussetzung daß I0, Io/.ZIcm leo einen mit J*Assuming that I 0 , Io / .ZIcm leo is one with J *
£0 i>H οι Oii£ 0 i> H οι Oii
bezeichneten konstanten Wert hat und T1 = r 2 = r -, = r .has designated constant value and T 1 = r 2 = r -, = r.
= r ist, da alle Transistoren wegen ihrer Ausbildung auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat im wesentlichen dieselben Kenndaten haben, kann die Gleichung (3) in folgender Weise vereinfacht werden= r is because all the transistors are essentially the same because of their formation on a common semiconductor substrate Have characteristics, the equation (3) can be simplified as follows
(4) KTZ^q (In I1IpZVz1.) + (1I + 1P ' 1Z ~ W 1V = (4) KTZ ^ q (In I 1 IpZVz 1. ) + ( 1 I + 1 P ' 1 Z ~ W 1 V =
VBQ4 " VBQ1*
Damit V BQ4 " V BQ1 *
In order to
(5) In (I1I2Zl3I4) = O(5) In (I 1 I 2 Zl 3 I 4 ) = O
ist, so daß I3 = I1I2Zl4 von der Temperatur unabhängig ist, muß folgende Beziehung geltend:so that I 3 = I 1 I 2 Zl 4 is independent of the temperature, the following relationship must apply:
(6) (I1 + I2) - (I3 + I4) re = VBQ4 - VBQ1.(6) (I 1 + I 2 ) - (I 3 + I 4 ) r e = V BQ4 - V BQ1 .
Eine Möglichkeit zur Befriedigung von Gleichung (6) besteht darin, daßThere is one way to satisfy equation (6) in that
VBQ4 = (I1 + I2) re und V BQ4 = (I 1 + I 2 ) r e and
VBQ1 = (I3 + 1I^) re
wird. V BQ1 = ( I 3 + 1 I ^) r e
will.
Die Kollektoren der Transistoren Q5 und Qg sind miteinan-The collectors of the transistors Q 5 and Qg are
«09841/0628«09841/0628
1178811788
der und mit einem ersten Schaltungspunkt 26 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren Qy und Qq sind ebenfalls miteinander und mit dem Schaltungspunkt 28 verbunden. Zwischen Masse und den Kollektoren der Transistoren Q1- und Q,- an dem Schaltungspunkt 26 wird einWiderstand re'2 geschaltet. Ein Widerstand re1.. wird zwischen Masse und die Kollektoren der Transistoren Q7 und QQ am Schaltungspunkt 28 geschaltet.Da der durch den Widerstand re'2 fließende Strom den Wert (Ic5 + Ipg) hat, (d.h. daß der Basisstrom der Transistoren Q- und Qg vernachlässigbar ist) und der Strom durch den Widerstand re1^ die Größe (Iq7 + ICQ) hat, (wobei der Basisstrom der Transistoren Q1 und Q^ vernachlässigt ist), giltand connected to a first node 26. The collectors of transistors Qy and Qq are also connected to one another and to node 28. A resistor re '2 is connected between ground and the collectors of the transistors Q 1 - and Q 1 - at the node 26. A resistor re 1 .. is connected between ground and the collectors of the transistors Q 7 and Q Q at the node 28. Since the current flowing through the resistor re ' 2 has the value (I c5 + Ipg), (ie that the base current of the Transistors Q- and Qg is negligible) and the current through the resistor re 1 ^ has the size (Iq 7 + I CQ ), (the base current of the transistors Q 1 and Q ^ being neglected), applies
(9) VBQZf = (IC5 + Ic6) re'2 und(9) V BQZf = (I C5 + I c6 ) re ' 2 and
(10) VBQ1 = (I07 + I08) re«v (10) V BQ1 = (I 07 + I 08 ) re « v
Wie oben bereits erwähnt, sind die Transistoren Q1, Q1-; Qp» Qß» Q4» Q«' unc^ ^7' ^3 paarweise mit ihren Kennwerten identisch» Da ihre Basiselektroden und ihre Emitter jeweils miteinander verbunden sind, gilt I1 = Ic,-; I2 = Iq5» I» = Ipg und I-, = I/-.7. Damit folgt aus den Gleichungen (9) und (10)As mentioned above, the transistors Q 1 , Q 1 -; Qp »Qß» Q4 »Q« ' unc ^ ^ 7' ^ 3 identical in pairs with their characteristic values »Since their base electrodes and their emitters are connected to one another, I 1 = I c , -; I 2 = Iq5 »I» = Ipg and I-, = I / -. 7. It follows from equations (9) and (10)
<11) VBQ4 = (I1 + τ2>
re'2
(12) VBQ1 = (I3 + I4) re'r < 11 ) V BQ4 = (I 1 + τ 2> re '2
(12) V BQ1 = (I 3 + I 4 ) re ' r
Falls re = re1^ = re'p folgt aus den Gleichungen (5), (6), (7), (8) und den Gleichungen (11) und (12)If re = re 1 ^ = re'p it follows from equations (5), (6), (7), (8) and equations (11) and (12)
In (I1I2Zl3I4) = 0 bzw. I3 = I1I2Zl4.In (I 1 I 2 Zl 3 I 4 ) = 0 or I 3 = I 1 I 2 Zl 4 .
Die Widerstände re1.. und re'p sind hier gleich den ohmschen Emitterwiderständen r der Transistoren Q1 bis Q4. Infolgedessen entspricht der Kollektorstrom I, des Tran-The resistors re 1 .. and re'p are here equal to the ohmic emitter resistances r of the transistors Q 1 to Q 4 . As a result, the collector current I, the tran-
sistors Q^ dem Produkt der Ströme I1 und Ip dividiert durch den Strom I/. Außerdem erzeugen die Transistoren Q1-, Qg, Q7 und Qg in ihren Kollektorkreisen Ströme, die den durch die Basis-Emitter-Widerstände der Transistoren CL, Qp, Q* bzw. Q. fließenden Strömen entsprechen. Die Kollektoren werden über die Widerstände re^ bzw. re'p gespeist und erzeugen Kompensationsspannungen VBQ1, VgQ^ in Reihe mit den in Serie geschalteten Basis-Emitter-Strecken der Transistoren Q1 bis Qr und kompensieren damit den Spannungsabfall an den ohmschen Emitterwiderständen dieser Transistoren. Die in Reihe mit den Basis-Emitter-Strecken der Transistoren Q1 und Q„ wirksame Kompensationsspannung VgQ1 wird aus dem Stromfluß (I, + I.) in den Kollektoren der Transistoren Q, und Q, mit Hilfe der Transistoren Q7 und QQ abgeleitet, indem dieser "Überwachungsstrom" über den Widerstand re1. geleitet wird und die Kompensati ons spannung (I^ + Ii ) re',. mit geeigneter Polarität der Basis des Transistors Q1 zugeführt wird. In entsprechender Weise wird die Kompensationsspannung VBQ. durch Überwachung des Stromflusses (I1 + Ip) in den Kollektoren der Transistoren Q1 und Qp durch die Transistoren Q,- und Qj- erzeugt, indem die diesem durch den Widerstand re'p fließenden Überwachungsstrom entsprechende Kompensationsspannung (I1 + Ip) re'p mit geeigneter Polarität der Basis des Transistors Q^ zugeführt wird.sistors Q ^ the product of the currents I 1 and Ip divided by the current I /. In addition, the transistors Q 1 -, Qg, Q 7 and Qg generate currents in their collector circuits which correspond to the currents flowing through the base-emitter resistors of the transistors CL, Qp, Q * and Q., respectively. The collectors are fed via the resistors re ^ and re'p and generate compensation voltages V BQ1, VgQ ^ in series with the series-connected base-emitter paths of the transistors Q 1 to Qr and thus compensate for the voltage drop across the ohmic emitter resistors of these Transistors. The compensation voltage VgQ 1 , which is effective in series with the base-emitter paths of the transistors Q 1 and Q, is derived from the current flow (I, + I.) in the collectors of the transistors Q 1 and Q, with the aid of the transistors Q 7 and Q. Q derived by this "monitoring current" across the resistor re 1 . and the compensation voltage (I ^ + Ii) re ',. is supplied with suitable polarity to the base of the transistor Q 1. In a corresponding manner, the compensation voltage becomes V BQ. by monitoring the current flow (I 1 + Ip) in the collectors of the transistors Q 1 and Qp through the transistors Q, - and Qj- generated by the monitoring current flowing through the resistor re'p corresponding compensation voltage (I 1 + Ip) re 'p is fed to the base of the transistor Q ^ with a suitable polarity.
In Fig. 2 ist exemplarisch einer der Differentialverstärker 12, 14, 16 dargestellt. Der gezeigte Differentialverstärker 12 beinhaltet eine Differentialverstärkerstufe mit zwei Eingangsanschlüssen 20 und 32, eine mit dem Ausgang 36 der Differentialverstärkerstufe 30 verbundene Stromquelle 34 sowie einen Kondensator 38, der in der dargestellten Weise zwischen den Eingangsanschluß 20 und den Ausgangsanschluß 36 geschaltet ist. Der Transistor Q1 ist in den Rückkopplungszweig des Differentialverstarkers 12 eingefügt, d.h. der Kollektor des Transistors Q1 ist direkt mit dem Eingangsanschluß 20 und der Emitter mit demIn FIG. 2, one of the differential amplifiers 12, 14, 16 is shown as an example. The differential amplifier 12 shown includes a differential amplifier stage with two input terminals 20 and 32, a current source 34 connected to the output 36 of the differential amplifier stage 30 and a capacitor 38 which is connected between the input terminal 20 and the output terminal 36 as shown. The transistor Q 1 is inserted into the feedback branch of the differential amplifier 12, ie the collector of the transistor Q 1 is connected directly to the input terminal 20 and the emitter to the
809841/Q&26809841 / Q & 26
Ausgangsanschluß 36 dieses Differentialverstärkers 12 verbunden. Output terminal 36 of this differential amplifier 12 is connected.
Die Differentialverstärkerstufe 30 beinhaltet ein Transistorpaar Q., Qg. Die Basiselektroden dieser Transistoren Q. und Qg sind mit den Eingangsanschlüssen 20 bzw. 32 verbunden. Die Emitter der Transistoren Q. und Qß sind über eine Stromquelle 42 in der dargestellten Weise mit einem gemeinsamen Bezugspotential, im vorliegenden Fall dem Massepotential, verbunden. Die Kollektoren der Transi-stören Q. und Qg sind mit einer Stromwandlerschaltung 44 verbunden. Diese wandelt den in die Kollektoren der Transistoren Q. und Qg fließenden Differentialstrom in eine Spannung an dem Ausgangsanschluß 36 um, die der Differenzspannung zwischen den Eingangsanschlüssen 32 und 20 entspricht. Die Stromwandlerschaltung 44 beinhaltet ein Transistorpaar Q1 ή-IQ und Q ·,.,..., deren Basiselektroden miteinander und mit dem Kollektor des Transistors Q!^-|o ver>bunden sind. Der Kollektor des Transistors Q'^-jq ist mit dem Kollektor des Transistors Q! verbunden, während der Kollektor des Transistors Q1^11 mit dem Kollektor des Transistors Qg verbunden ist und das Ausgangssignal am Schaltungspunkt 36 liefert. Die Emitter der Transistoren Q'-i-jq und Q'-ι-1-1 sind miteinander und mit einer Gleichspannungsquelle -Vcc verbunden. Der Transistor Q'-i-jq is* infolgedessen als Diode geschaltet.The differential amplifier stage 30 includes a pair of transistors Q., Qg. The base electrodes of these transistors Q. and Qg are connected to input terminals 20 and 32, respectively. The emitters of the transistors Q. and Q ß are connected via a current source 42 in the manner shown to a common reference potential, in the present case the ground potential. The collectors of the transistors Q. and Qg are connected to a current converter circuit 44. This converts the differential current flowing into the collectors of the transistors Q. and Qg into a voltage at the output terminal 36 which corresponds to the differential voltage between the input terminals 32 and 20. The current converter circuit 44 includes a pair of transistors Q 1 ή-IQ and Q ·,., ..., whose base electrodes are connected to each other and to the collector of the transistor Q ! ^ - | o ver> b un to be. The collector of the transistor Q '^ - jq is with the collector of the transistor Q! connected, while the collector of transistor Q 1 ^ 11 is connected to the collector of transistor Qg and provides the output signal at node 36. The emitters of the transistors Q'-i-jq and Q'-ι-1-1 are connected to one another and to a DC voltage source -Vcc. The transistor Q'-i-jq i s * is connected as a diode as a result.
Die Stromquelle 34 beinhaltet zwei Transistoren Q'-iqq und Q'112. Der Transistor Q'iqq ist als Emitterfolger geschaltet und bildet eine Pufferstufe zwischen dem Transistor Q1^12 und dem Schaltungspunkt 36. Die Basis des Transistors Q'-iqq ist mit dem Schaltungspunkt 36 verbunden, sein Kollektor steht mit Massepotential in Verbindung und sein Emitter ist über einen Widerstand R^, (der im vorliegenden Fall einen Widerstandswert von 20 Ohm hat), an die -Vcc-Versorgungsspannung angeschlossen. Die Basis des Transistors Q1 112 1S* m^ dem Emitter des TransistorsThe current source 34 includes two transistors Q'-iqq and Q ' 112 . The transistor Q'iqq is connected as an emitter follower and forms a buffer stage between the transistor Q 1 ^ 12 and the node 36. The base of the transistor Q'-iqq is connected to the node 36, its collector is connected to ground potential and its emitter is connected to the -Vcc supply voltage via a resistor R ^, (which in the present case has a resistance of 20 ohms). The base of the transistor Q 1 112 1 S * m ^ the emitter of the transistor
909841/0626909841/0626
^'109 verbunden. Sein Emitter steht über einen Widerstand R'p» (der im vorliegenden Fall einenWiderstandswert von 511 Ohm hat), mit der -V -Versorgungsspannung in Verbin-^ '109 connected. Its emitter is above a resistor R'p »(which in the present case has a resistance value of 511 Ohm), with the -V -supply voltage in connection-
CCCC
dung, und sein Kollektor ist unmittelbar mit dem Ausgangsanschluß 35 (und damit direkt mit dem Emitter des Transistors Q1 verbunden).manure, and its collector is directly connected to the output terminal 35 (and thus directly to the emitter of the transistor Q 1 ).
Wenn sich die Schaltung in Betrieb befindet, fließt über den Kollektor des Transistors Q'-j^2 ein Strom, dessen Übertrag der Potentialdifferenz zwischen den den Eingangsanschlüssen 32 und 20 zugeführten Analogsignalen proportional ist. Da der Eingangsanschluß 20 zur Zuführung eines Referenzsignals vorbestimmter Größe dient, das im vorliegenden Fall in der Nähe des Massepotentials liegt, entspricht die Spannung am Ausgang 36 der Spannung an dem Eingangsanschluß Die Spannung am Ausgang 36, d.h. an der Basis des Transistors Q1 K)Qf bestimmt den Wert des über den Kollektor des Transistors Q1 **~ fließenden Stromes. Damit ist die Größe des durch den Transistor Q1^p fließenden Stromes der Spannung des dem Eing,angsanschluß 20 zugeführten Signals proportional. When the circuit is in operation, a current flows through the collector of the transistor Q'-j ^ 2, the carryover of which is proportional to the potential difference between the analog signals fed to the input terminals 32 and 20. Since the input terminal 20 is used to supply a reference signal of a predetermined size, which in the present case is close to the ground potential, the voltage at the output 36 corresponds to the voltage at the input terminal The voltage at the output 36, ie at the base of the transistor Q 1 K) Qf determines the value of the current flowing through the collector of the transistor Q 1 ** ~. The magnitude of the current flowing through the transistor Q 1 ^ p is therefore proportional to the voltage of the signal supplied to the input terminal 20.
Zur Analysierung der dynamischen Eigenschaften des Differentialverstärkers 12 mit dem in seinem Rückkopplungszweig angeordneten Transistor GL sei auf das in Fig. 4 dargestellte Blockschaltbild verwiesen. Die Differentialverstärkerstufe 30 ist durch den Schaltungsblock 30 repräsentiert. Seine Übertragungsfunktion sei G1 (όω)· Der Kondensator 38 ist durch eine Übertragungsfunktion G^ (j*>) = j»C repräsentiert, wobei C die Kapazität des Kondensators 38 ist. Dem Kondensator 38 und dem Differentialverstärker 30 wird dasselbe Eingangssignal zugeführt. Ihre Ausgangssignale werden an dem Anschluß 36·, der in der vorliegenden Darstellung von einem Summierer 36* repräsentiert ist, addiert Die Stromquelle 34 wird durch die am Ausgang des Summierers 36' auftretenden Signale gespeist. Diese Stromquelle 34 sei durch eine Übertragungsfunktion G2 (jw) repräsentiert. DerTo analyze the dynamic properties of the differential amplifier 12 with the transistor GL arranged in its feedback branch, reference is made to the block diagram shown in FIG. The differential amplifier stage 30 is represented by the circuit block 30. Its transfer function is G 1 (ό ω ) · The capacitor 38 is represented by a transfer function G ^ (j *>) = j »C, where C is the capacitance of the capacitor 38. The same input signal is applied to the capacitor 38 and the differential amplifier 30. Their output signals are added at the connection 36 *, which is represented in the present illustration by an adder 36 *. The current source 34 is fed by the signals appearing at the output of the adder 36 '. This current source 34 is represented by a transfer function G 2 (jw). Of the
$03841/062$$ 03841 / $ 062
23117882311788
Transistor Q1 sei durch eine Übertragungsfunktion G, (jft>) repräsentiert. Ohne den den Kondensator 38 enthaltenden Rückkopplungszweig ist die Geradeausverstärkung des in Fig. 4 dargestellten SystemsLet transistor Q 1 be represented by a transfer function G, (jft>). Without the feedback branch containing the capacitor 38, the straight-ahead gain of the system shown in FIG. 4 is
(13) A(J») = -G1(Jw) G2(JA)) G3(dft»).(13) A (J ») = -G 1 (Jw) G 2 (JA)) G 3 (dft»).
Bei fehlendem Kondensator 38 ist das System unstabil. Insbesondere entsteht bei fehlendem Kondensator 38 unter anderem durch die Differentialverstärkerstufe. 30 eine sehr große negative Phasenverschiebung für Signalanteile hoher Frequenz. Durch den Kondensator 38 wird das System stabilisiert. Die Übertragungsfunktion des Kondensators 38 ist - wie bereits erwähnt - G^- (jo) = jüC. Die Kapazität des Kondensators ist so bemessen, daß sie den Signalkomponenten hoher Frequenz eine positive Phasenverschiebung erteilt und damit die negative Phasenverschiebung kompensiert, die die Differentialverstärkerstufe 30 verursacht. D.h., der Kondensator 38 bildet ein positives Phasenverschiebungsglied zur Stabilisierung der Regelschleife des Differentialverstärkers 12, wenn der Transistor GL in der in Fig. 4 dargestellten Weise in dessen Rückkopplungszweig eingefügt ist. Die in Gleichung (1.3) wiedergegebene Verstärkung A(jtu) des Systems gilt für tiefe Frequenzen. Für hohe Frequenzen, d.h. für Frequenzen jenseits der Bandbreite der Differentialverstärkerstufe 30, beträgt die Verstärkung bei offener RückkopplungsschleifeIf there is no capacitor 38, the system is unstable. In particular, if there is no capacitor 38, this is caused, among other things, by the differential amplifier stage. 30 a very large negative phase shift for signal components of high frequency. The system is stabilized by the capacitor 38. The transfer function of the capacitor 38 is - as already mentioned - G ^ - (jo) = jüC. The capacitance of the capacitor is dimensioned such that it gives the signal components of high frequency a positive phase shift and thus compensates for the negative phase shift which the differential amplifier stage 30 causes. In other words, the capacitor 38 forms a positive phase shift element for stabilizing the control loop of the differential amplifier 12 when the transistor GL is inserted in its feedback branch in the manner shown in FIG. The gain A (jtu) of the system given in equation (1.3) applies to low frequencies. For high frequencies, that is to say for frequencies beyond the bandwidth of the differential amplifier stage 30, the gain is with the feedback loop open
(14) A(jü) = - (5«C) G2(JO) G3(JcO),(14) A (jü) = - (5 «C) G 2 (JO) G 3 (JcO),
so daß die Verstärkung bei offener Rückkopplungsschleife über alle Frequenzen das Nyquist-Stabilitätskriterium befriedigt. Da der Ausgang des Differentialverstärkers 12 eine Konstantstromquelle bildet und zwischen dem Eingangsanschluß 20 und dem Ausgang 36 der Kondensator 38 geschaltet ist, ist das Ansprechverhalten des Differentialverstärkers derart, daß der Kollektorstrom Ic1 des Transistors Q1 so that the open loop gain over all frequencies satisfies the Nyquist stability criterion. Since the output of the differential amplifier 12 forms a constant current source and the capacitor 38 is connected between the input terminal 20 and the output 36, the response behavior of the differential amplifier is such that the collector current I c1 of the transistor Q 1
909841/0626909841/0626
AtAt
extrem schnell einen stabilen Pegelwert erreicht, welcher der an dem Anschluß 20 anliegenden Spannung proportional ist. Da der Eingangsanschluß 20 normalerweise mit einem Eingangswiderstand (dem vorliegenden Fall von dem Widerstand R1 gebildet wird) verbunden ist, ist der in den Kollektor des Transistors Q'-i-ip fließende Strom (und damit der Kollektorstrom Ip1 des Transistors Q1) sehr schnell dem Strom I1 proportional.reaches a stable level value extremely quickly, which level is proportional to the voltage applied to terminal 20. Since the input terminal 20 is normally connected to an input resistor (in the present case formed by the resistor R 1 ), the current flowing into the collector of the transistor Q'-i-ip (and thus the collector current Ip 1 of the transistor Q 1 ) very quickly proportional to the current I 1.
Fig. 3 zeigt eine analoge Multiplizier-/Dividierschaltung 10'. Diese Schaltung ist der in Fig. 1 dargestellten mit 10 bezeichneten Schaltung verwandt. Gemeinsame Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei äquivalenten Elementen ist dem Bezugszeichen ein Strich (') beigefügt. Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung besitzt Differentialverstärker 12', 14' und 16'. Ein Exemplar von ihnen, nämlich der Differentialverstärker 12' ist im einzelnen dargestellt. Er beinhaltet eine Differentialverstärkerstufe 30', die mit Eingangsanschlüssen 20 und 32 verbunden ist, eine Stromwandlerschaltung 44', die von der Differentialverstärkerstufe 30' beaufschlagt wird und am Ausgang 36' eine Spannung erzeugt, die der Potentialdifferenz der den Anschlüssen 20 und 32 zugeführten Signale proportional ist, einen Kondensator 38', der im vorliegenden Fall in der Größenordnung von 25 pF liegt und zwischen denAusgang 36' und en Eingangsanschluß 20 geschaltet ist, sowie eine Konstantstromquelle 34', die in der dargestellten Weise mit dem Ausgang 36' verbunden ist.3 shows an analog multiply / divide circuit 10 '. This circuit is the one shown in Fig. 1 with 10 related circuit. Common elements are provided with the same reference symbols. With equivalent Elements are appended with a dash (') to the reference number. The circuit shown in Fig. 3 has differential amplifiers 12 ', 14' and 16 '. One example of them, namely the differential amplifier 12 'is detailed shown. It includes a differential amplifier stage 30 'which has input connections 20 and 32 is connected, a current converter circuit 44 ', which is acted upon by the differential amplifier stage 30' and on Output 36 'generates a voltage equal to the potential difference of the signals applied to terminals 20 and 32 is proportional, a capacitor 38 ', which in the present case Case is on the order of 25 pF and is connected between output 36 'and input terminal 20, and a constant current source 34 'connected to output 36' as shown.
Die Transistoren Q101, Q102, Q103, Q104, Q105, Q106 und Q107 sind so geschaltet, daß sie in der gleichen Weise wirken wie die Transistoren Q., Qß und die Konstantstromquelle 42 in Fig. 2. Die Kollektoren der Transistoren Q-J01 und Q102 sind mit Masse verbunden. Die Basis des Transistors Q101 ist mit dem Eingangsanschluß 32 verbunden. Die Basis des Transistors Q102 is-t mi-t dem Eingangsanschluß 20 und dem Kondensator 38' verbunden. Die BasiselektrodenThe transistors Q 101 , Q 102 , Q 103 , Q 104 , Q 105 , Q 106 and Q 107 are connected in such a way that they act in the same way as the transistors Q, Q β and the constant current source 42 in FIG. The collectors of transistors QJ 01 and Q 102 are connected to ground. The base of the transistor Q 101 is connected to the input terminal 32. The base of transistor Q 102 is connected to input terminal 20 and capacitor 38 '. The base electrodes
909841/OS2S909841 / OS2S
der Transistoren Q1n^, Q10A» Qio5 und Q106 sind miteinander und mit dem Kollektor des Transistors Q10-? verbunden. Die Emitter der Transistoren Q10-Z und Q10/, sind miteinander und mit dem Emitter des Transistors Q101 verbunden. Die Emitter der Transistoren Q10E und Q1 oc sind miteinander und dem Emitter des Transistors Q10^ verbunden. Die Kollektoren der Transistoren Q1Q. und Q10E sind mit ihren Basiselektroden verbunden. Die Basis des Transistors Q10^ ist mit einer Referenzspannungsquelle 50 verbunden. Der Emitter dieses Transistors Q1 Qj ist über einen Widerstand, (der im vorliegenden Fall einen Wert 3320 Ohm hat), mit der -V_ -Versorgungsspan-of the transistors Q 1n ^, Q 10 A » Q io5 and Q 106 are with each other and with the collector of the transistor Q 10 -? tied together. The emitters of the transistors Q 10 -Z and Q 10 / are connected to one another and to the emitter of the transistor Q 101 . The emitters of the transistors Q 10 E and Q 1 o c are connected to each other and the emitter of the transistor Q 10 ^. The collectors of the transistors Q 1Q . and Q 10 E are connected to their base electrodes. The base of the transistor Q 10 ^ is connected to a reference voltage source 50. The emitter of this transistor Q 1 Qj is connected via a resistor (which in the present case has a value of 3320 ohms) to the -V_ -Versorgungsspan-
CCCC
nung verbunden. Die Referenzspannungsquelle 50 erzeugt an der Basis des Transistors Q1Oy eine Referenzspannung, die im vorliegenden Fall (-V„ +0,7) V beträgt. Die Kollektor-connected. The reference voltage source 50 generates a reference voltage at the base of the transistor Q 10 y, which in the present case is (-V "+0.7) V. The collector
CCCC
ströme der Transistoren Q10^ und Q1og werden der Stromwandlerschaltung 44· zugeführt. Diese erzeugt an dem Ausgang 36' eine Spannung, die der Spannungsdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen 20 und 32 proportional ist. Die Stromwandlerschaltung beinhaltet einen Transistor Q110* dessen Emitter mit der Versorgungsspannung -V_ . dessen KollektorCurrents of the transistors Q 10 ^ and Q 10 g are supplied to the current converter circuit 44. This generates a voltage at the output 36 ′ which is proportional to the voltage difference between the input connections 20 and 32. The current converter circuit contains a transistor Q 110 * whose emitter with the supply voltage -V_. its collector
CCCC
mit dem Kollektor des Transistors Q10-Z und der Basis des Transistors Q10Q und dessen Basis mit dem Emitter des Transistors Q103» der Basis des Transistors Q111 und über einen Widerstand, der im vorliegenden Beispiel einen Wert von 20 KOhm hat, mit der Versorgungsspannung -V__ verbunden ist.with the collector of the transistor Q 10 -Z and the base of the transistor Q 10 Q and its base with the emitter of the transistor Q 10 3 »the base of the transistor Q 111 and via a resistor, which in the present example has a value of 20 KOhm , is connected to the supply voltage -V__.
CCCC
Der Kollektor des Transistors Q111 ist mit dem Kollektor
des Transistors Q105 und mit dem Ausgang 35' verbunden.Sein
Emitti
dung.The collector of the transistor Q 111 is connected to the collector of the transistor Q 10 5 and to the output 35 '. Its Emitti
manure.
Emitter steht mit der Versorgungsspannung -V in Verbin-The emitter is connected to the supply voltage -V
CCCC
Die Stromquelle 34' ist mit dem Ausgang 36' verbunden und beinhaltet zwei Transistoren Q10Q und Q112* Der Kollektor des Transistors Q10Q ist mit Masse verbunden, während seine Basis mit dem Ausgang 36' und sein Emitter über einen Widerstand R1, der im vorliegenden Fall einen Wert von 20 KOhm hat, mit der Versorgungsspannung -V und der Ba-The current source 34 'is connected to the output 36' and contains two transistors Q 10 Q and Q 112 * The collector of the transistor Q 10 Q is connected to ground, while its base is connected to the output 36 'and its emitter via a resistor R 1 , which in the present case has a value of 20 KOhm, with the supply voltage -V and the Ba-
cccc
sis des Transistors Q11O verbunden sind.sis of the transistor Q 11 O are connected.
909841/0626909841/0626
/10)/ 10)
Der Emitter des Transistors CL ^ρ ^s^ über einen Widerstand Rp» der im vorliegenden Fall einen Wert von 511 Ohm hat, mit der Versorgungsspannung -V verbunden. Der KollektorThe emitter of the transistor CL ^ ρ ^ s ^ is connected to the supply voltage -V via a resistor Rp »which in the present case has a value of 511 ohms. The collector
CCCC
des Transistors Q11~ ist mit dem Ausgangsanschluß 35 und den Emittern der Transistoren Q1 und Q1- verbunden. Wenn die Schaltung in Betrieb genommen ist, entspricht der Strom, der durch die Stromquelle 34' fließt, der Spannung an dem Ausgang 36' und damit der Differenzspannung zwischen den Anschlüssen 20 und 32. Außerdem entspricht der durch die Stromquelle 34' fließende Strom dem Emitterstrom des Transistors Q1. Da der Basisstrom des Transistors Q-jqo im Vergleich zu dem Emitterstrom des Transistors Q1 vernachlässigbar klein ist, bewirkt der Differentialverstärker 12·, der mit dem Kondensator 38' zwischen den Eingangsanschluß 20 und den Ausgang 36' geschaltet ist, daß der Kollektorstrom des Transistors Q1 sehr rasch einen stabilen Pegelwert erreicht, der dem dem Anschluß 20 zugeführten Strom, d.h. dem anhand von Fig. 1, 2 und 4 beschriebenen Strom I1 entspricht.of the transistor Q 11 ~ is connected to the output terminal 35 and the emitters of the transistors Q 1 and Q 1 -. When the circuit is put into operation, the current flowing through the current source 34 'corresponds to the voltage at the output 36' and thus the differential voltage between the terminals 20 and 32. In addition, the current flowing through the current source 34 'corresponds to the emitter current of transistor Q 1 . Since the base current of the transistor Q jqo compared with the emitter current of transistor Q 1 is negligibly small, causing the differential amplifier 12 ·, the 'and the output 36 between the input terminal 20' is connected to the capacitor 38, the collector current of transistor Q 1 very quickly reaches a stable level value which corresponds to the current supplied to the terminal 20, ie the current I 1 described with reference to FIGS. 1, 2 and 4.
Die Referenzspannungsquelle 50 beinhaltet einen Ausgangstransistor Q17, der als Diode geschaltet ist und an seinem Kollektor eine Spannung von (-V +0,7) V liefert. Der Emit-The reference voltage source 50 contains an output transistor Q 17 , which is connected as a diode and supplies a voltage of (-V +0.7) V at its collector. The issuer
CCCC
ter des Transistors Q17 ist mit der Versorgungsspannungter of the transistor Q 17 is connected to the supply voltage
-V und seiner Basis mit dem Kollektor verbunden. Die Vercc -V and its base connected to the collector. The Vercc
sorgungsspannung -V ist über eine Zenerdiode D1Q mit dersupply voltage -V is via a Zener diode D 1 Q with the
CC I öCC I ö
Basis des Transistors Q-i^» dem Kollektor des Transistors Q1. und der source-Elektrode des Feldeffekttransistors Q1Q verbunden. Der Kollektor des Transistors Q1, ist mit der Basis des Transistors Q1^ und dem Kollektor des Transistors Q-jg verbunden. Der Emitter des Transistors Q1A ist mit den Basiselektroden der Transistoren Q1^ und Q1,- verbunden. Die Emitter der Transistoren Q,./- und Q^ K und dieBase of the transistor Qi ^ »the collector of the transistor Q 1 . and the source electrode of the field effect transistor Q 1 Q connected. The collector of the transistor Q 1 is connected to the base of the transistor Q 1 ^ and the collector of the transistor Q-jg. The emitter of the transistor Q 1 A is connected to the base electrodes of the transistors Q 1 ^ and Q 1 , -. The emitters of the transistors Q,. / - and Q ^ K and the
1b 151b 15
drain-Elektrode des Feldeffekttransistors Q1Q sind mit Masse verbunden.drain electrode of the field effect transistor Q 1 Q are connected to ground.
Die in Fig. 3 dargestellte analoge Multiplizier-ZDividier-The analog multiplier ZDividier shown in FIG.
S098A1/0B26S098A1 / 0B26
schaltung 10' ist auf einem Halbleitersubstrat 60 unter Verwendung bekannter Herstellverfahren gebildet. An dem Halbleitersubstrat 60 sind außerdem die Eingangsanschlüsse 20, 32 des Differentialverstärkers 12', die Eingangsanschlüsse 22, 64 des Differentialverstärkers 14', die Eingangsanschlüsse 24, 68 des Differentialverstärkers 16', eine Klemme 70 für den Anschluß der Versorgungsspannung -V sowie eine Klemme 72 für den Anschluß an das Gegen-circuit 10 'is on a semiconductor substrate 60 below Formed using known manufacturing processes. The input terminals are also on the semiconductor substrate 60 20, 32 of the differential amplifier 12 ', the input terminals 22, 64 of the differential amplifier 14', the Input terminals 24, 68 of the differential amplifier 16 ', a terminal 70 for the connection of the supply voltage -V as well as a terminal 72 for the connection to the counter-
potential (Masse) dieser Versorgungsspannung ausgebildet. Ebenso ist an dem Halbleitersubstrat 60 ein weiterer Ausgangsanschluß 80 ausgebildet, der mit dem Kollektor des Transistors Q, verbunden ist.potential (ground) of this supply voltage. Likewise, a further output terminal 80 is formed on the semiconductor substrate 60, which is connected to the collector of the Transistor Q, is connected.
Fig. 5 zeigt einAusgangsnetzwerk 82, das über den an dem Halbleitersubstrat 60 angebrachten Ausgangsanschluß 80 mit dem Kollektor des Transistors Q, verbunden ist. Dieses Ausgangsnetzwerk 82 beinhaltet einen Operationsverstärker 84 mit einem Rückkopplungswiderstand RQ. Der Eingang des Operationsverstärker 84 ist sowohl mit dem Anschluß 80 als auch über den genannten Rückkopplungswiderstand Rn mit seinem eigenen Ausgang verbunden. Er erzeugt an seinem Ausgang deshalb eine Spannung e0, die dem Kollektorstrom I-, des Transistors Q-, proportional ist. Es sei erwähnt, daß das Ausgangssetzwerk 82 sich nicht auf dem Halbleitersubstrat 60 befindet, so daß die auf diesem Substrat hergestellte Schaltung 10' auch bei vielen anderen Anwendungsfällen eingesetzt werden kann, beispielsweise als Verstärker mit veränderbarem Verstärkungsgrad, ■als Radizierschaltung, usw.Fig. 5 shows an output network 82 which is connected to the collector of the transistor Q i via the output terminal 80 attached to the semiconductor substrate 60. This output network 82 includes an operational amplifier 84 with a feedback resistor R Q. The input of the operational amplifier 84 is connected both to the terminal 80 and to its own output via the aforementioned feedback resistor R n. It therefore generates a voltage e 0 at its output, which is proportional to the collector current I-, of the transistor Q-. It should be mentioned that the output network 82 is not located on the semiconductor substrate 60, so that the circuit 10 'produced on this substrate can also be used in many other applications, for example as an amplifier with a variable gain, as a square root circuit, etc.
I098A1/062SI098A1 / 062S
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/894,459 US4247789A (en) | 1978-04-07 | 1978-04-07 | Electronic circuitry for multiplying/dividing analog input signals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2911788A1 true DE2911788A1 (en) | 1979-10-11 |
| DE2911788C2 DE2911788C2 (en) | 1986-05-22 |
Family
ID=25403105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2911788A Expired DE2911788C2 (en) | 1978-04-07 | 1979-03-26 | Electronic circuit, especially for the multiplication or division of analog signals |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4247789A (en) |
| JP (1) | JPS54145457A (en) |
| CA (1) | CA1113160A (en) |
| DE (1) | DE2911788C2 (en) |
| FR (1) | FR2422207A1 (en) |
| GB (1) | GB2019066B (en) |
| IT (1) | IT1116599B (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4598215A (en) * | 1983-11-03 | 1986-07-01 | Motorola, Inc. | Wide common mode range analog CMOS voltage comparator |
| GB2192465B (en) * | 1986-07-12 | 1990-03-21 | Marconi Instruments Ltd | Signal measurement |
| US5055767A (en) * | 1990-06-29 | 1991-10-08 | Linear Technology Corporation | Analog multiplier in the feedback loop of a switching regulator |
| US5570056A (en) * | 1995-06-07 | 1996-10-29 | Pacific Communication Sciences, Inc. | Bipolar analog multipliers for low voltage applications |
| JP2956610B2 (en) * | 1996-08-30 | 1999-10-04 | 日本電気株式会社 | Current multiplication / division circuit |
| US6975658B1 (en) * | 2002-06-13 | 2005-12-13 | Linear Technology Corporation | Gain normalization for automatic control of lightwave emitters |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3805092A (en) * | 1973-06-25 | 1974-04-16 | Burr Brown Res Corp | Electronic analog multiplier |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2534245A (en) * | 1949-11-30 | 1950-12-19 | Searle & Co | 8-haloxanthine salts of 3'-dialkylaminomethyl-4, 5, 6-trihydroxybenzo-(1, 2)-furan-1'-(3')-ones |
| GB1345156A (en) * | 1971-05-28 | 1974-01-30 | Dawnay Faulkner Associates Ltd | Electronic analogue calculating circuits |
| US3935478A (en) * | 1973-08-10 | 1976-01-27 | Sony Corporation | Non-linear amplifier |
| US4004141A (en) * | 1975-08-04 | 1977-01-18 | Curtis Douglas R | Linear/logarithmic analog multiplier |
| US4100433A (en) * | 1977-01-04 | 1978-07-11 | Motorola, Inc. | Voltage to current converter circuit |
| US4157512A (en) * | 1978-04-07 | 1979-06-05 | Raytheon Company | Electronic circuitry having transistor feedbacks and lead networks compensation |
-
1978
- 1978-04-07 US US05/894,459 patent/US4247789A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-03-12 CA CA323,195A patent/CA1113160A/en not_active Expired
- 1979-03-22 GB GB7910146A patent/GB2019066B/en not_active Expired
- 1979-03-26 DE DE2911788A patent/DE2911788C2/en not_active Expired
- 1979-03-30 FR FR7908047A patent/FR2422207A1/en active Granted
- 1979-04-05 IT IT48630/79A patent/IT1116599B/en active
- 1979-04-06 JP JP4190179A patent/JPS54145457A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3805092A (en) * | 1973-06-25 | 1974-04-16 | Burr Brown Res Corp | Electronic analog multiplier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT7948630A0 (en) | 1979-04-05 |
| IT1116599B (en) | 1986-02-10 |
| FR2422207A1 (en) | 1979-11-02 |
| GB2019066A (en) | 1979-10-24 |
| DE2911788C2 (en) | 1986-05-22 |
| JPS633353B2 (en) | 1988-01-22 |
| FR2422207B1 (en) | 1984-11-16 |
| US4247789A (en) | 1981-01-27 |
| CA1113160A (en) | 1981-11-24 |
| JPS54145457A (en) | 1979-11-13 |
| GB2019066B (en) | 1983-02-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3836338A1 (en) | TEMPERATURE COMPENSATED POWER SOURCE CIRCUIT WITH TWO CONNECTIONS | |
| DE1901804C3 (en) | Stabilized differential amplifier | |
| DE2230364B2 (en) | Temperature measuring device | |
| DE3323277C2 (en) | ||
| DE3225405C2 (en) | Voltage / current converter circuit | |
| DE3210644C2 (en) | ||
| DE2265734C1 (en) | Multiplier circuit | |
| DE3439114A1 (en) | BAND GAP VOLTAGE REFERENCE | |
| DE3937501A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR GENERATING A PRELOAD | |
| DE2240971C3 (en) | Gate switching | |
| AT392375B (en) | ELECTRONIC CIRCUIT WITH A PROTECTED TRANSISTOR | |
| DE2620282A1 (en) | NON-LINEAR DC VOLTAGE AMPLIFIER FOR MEASURING PURPOSES | |
| DE2533199C3 (en) | Circuit arrangement for generating an auxiliary voltage that is independent of changes in the supply voltage | |
| DE3011835A1 (en) | POWER AMPLIFIER | |
| DE2911788A1 (en) | ELECTRONIC SWITCH | |
| DE2250625A1 (en) | CURRENT REGULATOR | |
| AT403532B (en) | METHOD FOR TEMPERATURE STABILIZATION | |
| DE3110355C2 (en) | DC voltage generator for supplying a temperature-dependent DC output voltage | |
| DE2416533C3 (en) | Electronic circuit arrangement for voltage stabilization | |
| DE1903913A1 (en) | Differential amplifier circuit | |
| DE3210645A1 (en) | PRESSURE GENERATOR | |
| DE3035286C2 (en) | amplifier | |
| DE3119048C2 (en) | ||
| DE3243145A1 (en) | DIFFERENTIAL AMPLIFIER | |
| EP0275582B1 (en) | Current mirror circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |